[发明专利]一种用于快速二维拉曼光谱扫描成像的系统

说明书

一种用于快速二维拉曼光谱扫描成像的系统，包括入射光和出射光分别使用一条光纤的双光纤系统以及入射光和出射光共用一条光纤的单光纤系统。双光纤系统包括一个激光器，用于提供激光光源；外光路，用于对入射激光的聚光以及拉曼信号采集前对光波进行过滤；二维扫描单元，通过改变反射面调节激光入射角度，实现对样本二维面的快速扫描；CCD探测器，用于将收集到的光信号转换为电信号。在单光纤系统中由于入射光和出射光共用同一条光纤，所以只需一套二维扫描单元调节入射光和出射光的角度就能实现对样本二维面的快速扫描。本发明提供的拉曼光谱扫描成像系统无需移动样本和激光发射台，通过二维扫描单元实现对样本的二维面进行快速扫描。

技术领域

发明涉及法医刑侦和生物医学领域,更具体地说,本发明涉及一种用于快速二维拉曼光谱扫描成像的系统

背景技术

拉曼成像技术是一种分子水平的化学表征成像技术,显微拉曼宽场成像更是一种高时间、空间分辨率的拉曼成像手段。通过单色激光对样品进行宽场激发,再通过可调滤光片对拉曼信号进行窄带滤波,获得样品的单波长宽场拉曼图像。目前,由于具有高的时间、空间分辨能力,显微宽场拉曼成像技术被广泛应用于生物化学、电化学过程的原位表征等前沿科学领域。

最早的显微拉曼成像光谱仪是基于点扫描方式的,由于拉曼散射属于非弹性散射,其信号相对于瑞利散射呈数量级的衰减,所以拉曼光谱信号单个光谱的探测时间就在毫秒量级,成像级拉曼光谱仪需要对成像区域进行点扫描成像,所以获得单幅拉曼图像需要在X-Y-Z三个方向添加机械扫描结构,使得拉曼成像系统中样品探测端结构复杂,机械尺寸大。

在添加机械臂实现单幅拉曼图时添加的机械结构一般有两种方法，一是通过移动样品，一是通过移动整个激光发射设备，两种方法无论哪一种都需要添加复杂的机械臂，且无法保证速度。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处,本发明提供一种用于快速二维拉曼光谱扫描成像的系统无需移动样品的平台也无需移动激光发射装置进行扫描能够完成对样品的二维拉曼光谱成像。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种用于快速二维拉曼光谱扫描成像的系统，其包括：

入射光和出射光分别使用一条光纤的双光纤系统以及入射光和出射光共用一条光纤的单光纤系统。

双光纤系统包括：

激光发射器，用于发射激光照射在样品上；

准直透镜，其位于激光发射器的输出端，对入射激光进行聚光。入射光聚集通过可以很好的提高其在样品上的辐照亮度和功率密度；其中，所述的激光发射器发出激光穿过准直透镜。

前置滤光片，其位于所述准直透镜之后和所述二维扫描单元之前；其中激光经过所述的准直透镜穿过所述的前置滤光片，过滤掉与所述激光发射器发射的激光频率不同的光波，使系统看干扰能力增强。

二维扫描单元，其一部分位于前置滤光片之后，一部分位于后置滤光片之前，用于反射入射激光和照射样品之后的拉曼光谱。所述的激光经过前置滤光片照射到二维扫描单元上，被二维扫描单元反射。通过伺服电机调整前置二维扫描单元的扫描镜，描镜反射入射光，入射激光能够对样本进行逐行逐列的扫描。通过伺服电机调整后置二维扫描单元的扫描镜，镜片对散射光逐行逐列的反射。

后置滤光片，其位于样品之后，过滤掉瑞利散射光，降低瑞利散射对散射数据的搜集造成的干扰。

聚焦透镜，其位于后置滤光片之后，经所述后置滤光镜后照射在聚焦镜上。

CCD探测器，CCD探测器位于聚焦透镜之后将收集到的拉曼光谱信号转化为电信号。

单光纤系统包括：

激光发射器，用于发射激光照射在样品上。